新高考物理二轮复习重难点专练热点09 直流电路常见物理模型（原卷版）.doc

热点09直流电路常见物理模型

热点09直流电路常见物理模型

1.高考命题中，直流电路部分主要考查欧姆定律、电阻定律、焦耳定律、闭合电路欧姆定律、直流电路的功率问题、包含电容的电路分析，电路故障和黑箱问题。

2.掌握规律的基础知识，重点考查电学部分物理核心素养和实验操作能关键能力。

一.电路动态分析模型

1.电路的动态分析问题：是指由于断开或闭合开关、滑动变阻器滑片的滑动等造成电路结构发生了变化，某处电路变化又引起其他电路的一系列变化；对它们的分析要熟练掌握闭合电路欧姆定律，部分电路欧姆定律，串、并联电路中电压和电流的关系．

2.电路动态分析的三种常用方法

（1）程序法

【需要记住的几个结论】：

①当外电路的任何一个电阻增大（或减小）时，整个电路的总电阻一定增大（或减小）。

②若电键的通断使串联的用电器增多时，总电阻增大；若电键的通断使并联的用电器增多时，总电阻减小

③用电器断路相当于该处电阻增大至无穷大，用电器短路相当于该处电阻减小至零。

（2）“串反并同”结论法

①所谓“串反”，即某一电阻增大时，与它串联或间接串联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将减小，反之则增大。

②所谓“并同”，即某一电阻增大时，与它并联或间接并联的电阻中的电流、两端电压、电功率都将增大，反之则减小。

即：eq\b\lc\\rc\)(\a\vs4\al\co1(U串↓,I串↓,P串↓))←R↑→eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(U并↑,I并↑,P并↑))

【注意】此时电源要有内阻或有等效内阻，“串反并同”的规律仅作为一种解题技巧供参考。

（3）极限法

因变阻器滑片滑动引起电路变化的问题，可将变阻器的滑片分别滑至两个极端，让电阻最大或为零再讨论。

3.电路动态变化的常见类型：

①滑动变阻器滑片移动引起的动态变化：限流接法时注意哪部分是有效电阻，分压接法两部分电阻一增一减，双臂环路接法有最值；

②半导体传感器引起的动态变化：热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻等随温度、光强、压力的增大阻值减小；

③开关的通断引起的动态变化：开关视为电阻，接通时其阻值为零，断开时其阻值为无穷大，所以，由通而断阻值变大，由断而通阻值变小。

4.滑动变阻器的几种接法

限流接法

分压接法

双臂环路接法

SKIPIF10

左部分为有效电阻，向←滑动，AB间总阻值减小。

向←滑动，R并增大，R串减小，AB间总电阻减小。

两部分电阻并联，RAB先增大后减小，当并联的两部分阻值相等时RAB最大。

二．含容电路模型

(1)电路简化

电路稳定后，把电容器所处的支路视为断路，简化电路时可以去掉，求电荷量时再在相应位置补上。

(2)电路稳定时电容器的电压

电路稳定时，电容器所在的支路中没有电流，与之串联的电阻相当于导线，其两端无电压。电容器两端的电压等于与之并联的电阻两端的电压。

(3)电容器的带电荷量及变化

电容器两端电压的变化引起电容器充、放电。

①利用Q＝UC计算电容器初、末状态所带的电荷量Q1和Q2。

②如果变化前后极板带电的电性相同，通过所连导线的电荷量为|Q1－Q2|。

③如果变化前后极板带电的电性相反，通过所连导线的电荷量为Q1＋Q2。

三．关于SKIPIF10，SKIPIF10的物理意义模型

对任何导体均有：导体的伏安特性曲线上任意一点的坐标比值为电阻的阻值，即SKIPIF10；对定值电阻有：导体的伏安特性曲线的斜率同样表示导体的电阻SKIPIF10，对阻值变化的电阻有：导体的伏安特性曲线的斜率表示将阻值变化的电阻做为唯一的外电路时的等效电源的内阻，即SKIPIF10

四．电源的输出功率随外电阻变化的讨论及电源的等效思想

当外电阻为纯电阻电路时

1．电源的输出功率

P出＝I2R＝eq\f(E2,(r＋R)2)·R＝eq\f(E2,\f((R－r)2,R)＋4r)(输出功率随外电阻变化的图线如图所示)．

ErR图1s(1)当R＝r时，P出最大＝eq\f(E2,4r)＝eq\f(E2,4R).

Er

R

图1

s

(2)当P出P出最大时，每个输出功率值对应两个可能的外电阻R1和R2，且r＝eq\r(R1·R2).

(3)Rr时，P出随R的增大而增大；Rr时，P出随R的增大而减小．

2．电源的效率

η＝eq\f(I2R,I2(R＋r))＝eq\f(R,R＋r)＝eq\f(1,1＋\f(r,R))，η随着R的增大而增大，当R＝r时，电源有最大输出功率时，效率仅为50%.

3、图2所示的电路中，电源的电动势为E，内阻为r，R1为定值电阻，那么负载电ErR图2R1阻

Er

R

图2

R1

将定值电阻R1和电源看成一